Nr.6018-Teststreifen für Coliforme Keime- Wirkungsnachweis von Desinfektionsmaßnahmen

http://shop.quellklar.de/teststreifen-trinkwasser-analyse/65-coliforme-bakterien-3-testdips-19019.html

Wirkungsnachweis von Desinfektionsmaßnahmen 

Es ist oftmals erforderlich, die Wirkung von TwinOxide-Solutions

mit einfachen Methoden abzuschätzen.

Dazu sind die folgenden Test-Dips geeignet.

Im Anschluss an diese  Test können Sie sich die eigenen Beobachtungen durch Messungen in einem Labor ( z. B.: Eurofins-Jena) bestätigen lassen.

w. st. 18. Dezember 2014

Quelle:

http://shop.quellklar.de/teststreifen-trinkwasser-analyse/65-coliforme-bakterien-3-testdips-19019.htm

Coliforme Bakterien | 3 Testdips

Test auf Coli, E Coli, Coliforme Keime im Wasser

Lieferumfang: 3 Testdips

Ein einfacher, unkomplizierter Test, geeignet für Privathäuser, Wohnanlagen und kleine Betriebe ohne eigenem Labor.

Für Verwendung zum Test auf Coliforme und E.Coli Keime auch in gechlortem Wasser.

Teststreifen für Coliforme Keime

Zur Verwendung zum Test auf Coliforme und E.Coli Keime in gechlortem Wasser.

Seite 1 (links) MAC

Seite 2 (rechts) EMB-Agar

Beispiele von Keimwachstum auf den Teststreifen.

Wassertest auf E.Coli und Coliforme Keime

Die Kontrolle auf Abwesenheit von Mikroorganismen im Sinne von Krankheitserregern gehört zu den wichtigsten Parametern für die Beurteilung der Trinkwasserqualität. In erster Linie gehören dazu das Darmbakterium Escherichia coli und seine Verwandten unter der Bezeichnung „Coliforme Keime“. Diese Bakterien vermehren sich nur im Körper von Warmblütern, nicht aber im Boden oder bei der Trinkwasserfassung. Die Anwesenheit solcher Mikroorganismen ist daher auf den Eintrag von mit Fäkalien belastetem Oberflächenwasser zurückzuführen. Obgleich es auch eine Reihe anderer gesundheitsgefährdender Mikroorganismen im Wasser vorkommen können (z. B. Salmonellen, Streptokokken), hat die Erfahrung über viele Jahre gezeigt, dass die Prüfung auf Coliforme Keime ein bereits ausreichender Weg zur Absicherung darstellt. Mit einfach zu handhabenden „Dipslides“ ist eine zumeist hinreichende Absicherung trotz der wissenschaftlich gesehen komplizierten Bestimmungsverfahren möglich. Auf den steril ausgelieferten Microslides  (Tauchstreifen) sorgt ein spezielles und nur für diese Keimarten  nutzbares Nährmedium dafür, dass darauf nur diese Keimarten wachsen und damit  nachweisbar werden. Wegen der ausgeprägten Gesundheitsgefährdung dürfen in 100 ml Wasserprobe zu den Darmbakterien zählende Mikroorganismen (Coliforme und Enterokokken) nicht nachweisbar sein.

Anwendungshinweise für Testdips

Die mögliche Keimbelastung des Wassers wird immer mehr zu einer möglichen Gefahrenquelle für die sichere Wasserversorgung.

In Lebensmittelbetrieben, in größeren Wohnanlagen, in ländlicher Wasserversorgung ist eine regelmäßige Kontrolle deshalb empfehlenswert.

Diese ist mit den Testdips einfach und preiswert durchzuführen.

 

Die Testdips müssen nach dem Eintauchen in das Test Wasser für 18-24 Stunden bei 35°C bebrütet werden.

Wir haben anstelle eines teuren Inkubators einen Babykostwärmer getestet.

Datenblatt öffnen 

Sie geben etwas Wasser hinein, erwärmen es auf 35°C und setzen die Teströhrchen hinein.

Mittels eines (Bade)Thermometers überprüfen Sie die korrekte Temperatur.

Nach 18-24 Stunden können Sie die Ergebnisse mit den Vergleichsbildern  abgleichen.

Lagerung Die Testdips sollen an einem kühlen Ort, aber nicht gefroren, gelagert werden. Die Gebrauchsfähigkeit ist für ca 9 Monate gegeben. Nach dem Öffnen der Testtube muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass das Testfeld weder berührt noch lange der Luft ausgesetzt wird, damit Fehlkontermination vermieden wird.

Proben Entnahme Das Testdip wird in das zu prüfende Wasser getaucht und für mind. 15 Sekunden grobflächig im Wasser gerührt. Danach wird das Testdip leicht abgeschüttelt und in das Röhrchen zurück gesteckt.

Bebrütung Das Teströhrchen wir dann bei 35°C in einem geeigneten Wärmebehälter für 18-24  Stunden gelagert. In dieser Zeit wachsen die gesuchten Bakterien auf dem Testfeld (Als geeignet hat sich ein Babyflaschenwärmer erwiesen)

Bakterien- und Schimmel Vergleichstabelle

Bakterien Vergleich                                    Schimmel Vergleich

Achtung! Niemals sollten Coliforme oder E.Coli Keime in Trinkwasser gefunden werden! In dem Falle muss das Wasser und das Leitungssystem desinfiziert werden.

Nach der Bebrütungszeit kann das Ergebnis mit dieser Vergleichstabelle abgeglichen werden. Sie zählen die Anzahl der Punkte auf der Testoberfläche. Sollten diese etwas undeutlich sein, sind einige Stunden Bebrütung mehr zu empfehlen.

Nr-6017-TwinOxide-Using Instruction

Nr.6016-HET COLLEGE VOOR DE TOELATING VAN GEWASBESCHERMINGSMIDDELEN EN BIOCIDEN

http://www.ctb.agro.nl/ctb_files/140411_14450.PDF

Nr.6015-Untersuchung zur Entstehung von Desinfektionsnebenprodukten bei der Aufbereitung von Trinkwasser an Bord schwimmender Marineeinheiten unter Anwendungsbedingungen

http://hss.ulb.uni-bonn.de/2010/2153/2153.pdf

Untersuchung zur Entstehung von

Desinfektionsnebenprodukten bei der Aufbereitung von

Trinkwasser an Bord schwimmender Marineeinheiten unter

Anwendungsbedingungen 

Kurzfassung
Der weltweite Einsatz schwimmender Einheiten der Marine zieht in zunehmenden Maße die
Notwendigkeit zur Desinfektion des Trinkwassers nach sich. Ursachen hierfür sind neben
Ausbildung von Biofilmen unter klimatisch ungünstigen Bedingungen im Operationsgebiet die
Übernahme von Trinkwässern unklarer Qualität in Auslandshäfen.
Routinemäßig werden derzeit die Schiffe und Boote der Marine im Fall einer
mikrobiologischen Kontamination mit Calciumhypochlorit desinfiziert. Aus den chemischphysikalischen Untersuchungen nach Desinfektion mit Calciumhypochlorit war bereits
bekannt, dass organische Desinfektionsnebenprodukte in Form von Trihalogenmethanen in
nennenswerten Konzentrationen entstehen. Darüber hinaus ist das Verfahren im
Routinebetrieb wegen zahlreicher Fehlermöglichkeiten nicht anwenderfreundlich und führt oft
zu unzureichenden Desinfektionsergebnissen.
Das ebenfalls im Rahmen der gesetzlichen Vorschriften zugelassene Verfahren mit
Chlordioxid kam bislang bei der Marine unter Einsatzbedingungen noch nicht zur
Anwendung. Im Gegensatz zur Desinfektion mit Calciumhypochlorit besitzt dieses Verfahren
kein Bildungspotenzial für Trihalogenmethane. Typische Desinfektionsnebenprodukte sind
die Anionen Chlorit und Chlorat, welche in oxidativen Prozessen gebildet werden.
Untersuchungen über die Bedingungen zur Bildung dieser Anionen unter Anwendungsbedingungen liegen bisher nicht vor. Daher sollte das Entstehungspotenzial der anorganischen Desinfektionsnebenprodukte Chlorit und Chlorat nach Einsatz von
Chlordioxid ermittelt und die Bedingungen ihrer Entstehung im Trinkwasser an Bord
untersucht werden. Dabei war zu prüfen, ob ein Zusammenhang zwischen der Qualität des
aufzubereitenden Wassers und der Bildung von Chlorit und Chlorat bei Einsatz von
Chlordioxid besteht. Hierzu wurde zunächst Methodenentwicklung und -validierung auf dem
Ionenchromatographen betrieben, um dann die zeitabhängige Entstehung von Chlorit und
Chlorat aus Chlordioxid in Modellwasser ohne Matrixeinflüsse in einem Laborversuch bei
verschiedenen anwendungsbezogenen pH-Werten zu ermitteln. Anschließend wurde die
zeitabhängige Entstehung der Desinfektionsnebenprodukte in realen Trinkwasserproben mit
allen Matrixeinflüssen untersucht. Die Entstehung der Desinfektionsnebenprodukte Chlorit
und Chlorat unter Anwendungsbedingungen an Bord schwimmender Einheiten der Marine ist
nicht abhängig vom pH-Wert des zu desinfizierenden Wassers. Es ergaben sich jedoch
Hinweise auf einen nennenswerten Einfluss von Korrosionsvorgängen im Bordleitungsnetz
auf die Bildung von Desinfektionsnebenprodukten.
Unter den geprüften realen Anwendungsbedingungen ist das Desinfektionsverfahren mit
Chlordioxid, welches aus Chlorit und Peroxodisulfat hergestellt wird, wegen seiner einfachen
Handhabung und des geringen Bildungspotenzials für Nebenprodukte zur Anwendung an

Bord prinzipiell geeignet.

Abstract
The growing need for disinfection of drinking water aboard German Naval units is the
consequence of the world wide missions of German Navy. Besides the formation of biofilms
under inappropriate climatic conditions in the area of naval operations, another cause is
found in the availability of drinking water of unknown quality in foreign harbours. The
currently used standard procedure of disinfection aboard in case of microbiological
contamination is the use of calcium hypochlorite. The findings of the chemical examinations
showed a significantly increasing amount of haloforms as disinfection by-products.
Furthermore the procedure is not comfortable because of numerous possibilities for mistakes
in the use of this agent in the disinfection routine.
Hitherto, the legally approved method of disinfection of drinking water by using chlorine
dioxide has not been used in the German Navy under conditions of naval applications. Unlike
disinfection with calcium hypochlorite, this method lacks the potential for building haloforms.
The typical disinfection by-products are the anions chlorite and chlorate which are generated
in oxidative processes. Until now no examinations were published considering the conditions
of formation of these anions under conditions of application. Therefore, these conditions of
formation in drinking water facilities aboard German Navy units afloat were to be examined.
In addition, another aim of the investigations was the elucidation of the influence of the
ecochemical quality of the drinking water on the formation of chlorite and chlorate after
application of chlorine dioxide.
At first, an analytical method was developed and validated using ion chromatography. The
time-dependent formation of disinfection by-products from chlorine dioxide in model water
was measured in laboratory tests with different pH-values according to real conditions
aboard. Subsequently, the formation of chlorite and chlorate in drinking water with all
environmental impacts was analyzed. Results implicate that the formation of the disinfection
by-products does not depend on the pH-value under conditions of application. Hints were
found confirming the thesis that corrosion processes in drinking water installations are the
cause for increased levels of disinfection by-products.
Disinfection with chlorine dioxide built from chlorite and peroxodisulphate is applicable
aboard German Navy Units afloat because minor amounts of disinfection by-products are
formed and because of its ease of operation.

Nr.6014-Review on Chlorine Dioxide as a Disinfectant

Dr. Mrinal Kanti Ghosh

Review on Chlorine Dioxide as a Disinfectant

The disinfection capabilities of ClO₂ were recognized in the 1940s not long after its introduction in water treatment (McCarthy, 1944). White (1972) mentioned several early studies in which ClO₂ was an effective bactericide over a broad range of pH values (Ridenour and Ingols, 1947) and an effective virucide (Hettche and Ehlbeck, 1953). White (1972) also reported on the work of Bernarde et al. (1965), who found that the disinfection efficiency of ClO₂ increases as a function of pH. Lykins et al. (1991) summarized CT (concentration times contact time) data from several more recent disinfection studies (Hoff, 1986; Federal Register, 1989; Korich et al., 1990) that show ClO₂ to be a superior disinfectant to free chlorine and chloramines against Giardia lamblia, Giardia muris, and Cryptosporidium parvum. The CT value for  Cryptosporidium inactivation by ClO₂ is three orders of magnitude less than the CT values for inactivation by free chlorine and chloramines at pH 7 and 25°C (CT of 78 for 90 percent inactivation for ClO₂, 7200 for 90 percent inactivation for chloramines, and 7200 for 99.9 percent inactivation for free chlorine). Finch et al. (1995) reported the CT value for 99.9 percent Cryptosporidium inactivation with ClO₂ was 140 (pH 7 and 25°C) using animal infectivity data. Liyanage et al. (1997) reported a synergistic effect on Cryptosporidium parvum inactivation when ClO₂ pretreatment was followed by application of free chlorine or monochloramine. They found that ClO₂ (1.3 mg/L for 120 minutes) followed by free chlorine (1.6 mg/L for 120 minutes) resulted in a 3 log-unit (99.9 percent) reduction in infectivity. Similarly, they found that ClO₂ (1.5 mg/L for 120 minutes) followed by monochloramine (2.8 mg/L for 180 minutes) resulted in a 2.8 log-unit (99.84 percent) reduction in infectivity. The expected inactivations by ClO₂, free chlorine or monochloramine alone were 1.7 (98 percent), 0.0, and 0.0 log-units, respectively. The researchers hypothesized that the synergistic effect demonstrated by sequential disinfection is because “the stronger oxidant conditions the outer membrane of the oocysts so that the secondary oxidant can penetrate the oocyst wall more readily.”

Chlorine dioxide is a powerful disinfectant. In fact, most research has determined that it is either more effective or equal to chlorine on a mass-dose basis (Rittman 1997). In regards to bacterial inactivation, Trakhtman (1949) determined that ClO₂ doses of 1 mg/L to 5 mg/L were sufficient to kill Escherichia coli and Bacillus anthracoides in turbid waters. Bedulivich et al. (1954) showed that ClO₂ was equal to or better than chlorine in effectiveness against Salmonella typhosa and S. paratyphi.

Similar studies have shown ClO₂ to be an effective disinfectant against other bacteria of concern,including Eberthella typhosa, Shigella dysenteriae, S. paratyphi B, Pseudomonas aeruginosa, and Staphylococcus aureus (Ridenour 1949).

As well as being an effective bactericide, ClO₂ has also been shown to be effective for inactivation of many viruses. Various researchers have proven its effectiveness against Poliovirus 1 and Coxsackie virus A9 (USEPA 1999 citing Ridenour and Ingols 1946, Cronier et al. 1978, and Scarpino 1979). When compared to chlorine at 8 higher than neutral pH, ClO₂ is a stronger disinfectant against Echovirus 7, Coxsackie virus B3, and Sendaivirus (Smith and McVey 1973). Of great concern to water utilities today are the pathogenic protozoa Giardia lamblia, Giardia muris, and Cryptosporidium parvum. Researchers have found that Giardia cysts and Cryptosporidium oocysts are largely resistant to free chlorine, UV irradiation, and chloramines (Korich et al. 1990; Lorenzo-Lorenzo et al. 1993; Ransome et al. 1993). Hofmann et al. (1997) showed a 3-log Giardia inactivation after a 60-minute contact time with ClO₂ at dosages between 1.5 mg/L and 2 mg/L. Lykins et al.(1991) showed that ClO₂ is also a strong disinfectant against Cryptosporidium oocysts.

*Comparison With Other Disinfectants is done by comparison test - concentration required for a > 10⁵ reduction in viable cell  counts in 60 secounds.

* Journal of Industrial Microbiology, 4 (1989) 145 - 154, Ralph S. Tanner

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Croue, JP. 1987.

Nr.6013-Anthrax spore decontamination using chlorine dioxide

Comment:
Use of liquid chlorine dioxide for decontamination

C*t = 500 ppm * 30 min = 1500 ppm*min

or: C*t = 250 ppm *h

or C*t =  10,4 ppm*d

continuous dosing:  c =  0,2 ppm ; t (time) =  52 Tage

( W.St.)

http://www.epa.gov/pesticides/factsheets/chemicals/chlorinedioxidefactsheet.htmh

Anthrax spore decontamination using chlorine dioxide

Resources

• EPA Research on Anthrax and Other Homeland Security Issues
• Questions On Pesticides?
  National Pesticide Information Center (NPIC)  1-800-858-7378
  

Current as of November 2012

Bleach, chlorine dioxide, ethylene oxide, hydrogen peroxide and peroxyacetic acid, methyl bromide, paraformaldehyde and vaporized hydrogen peroxide were pesticides used in federal decontamination responses to the bioterrorism attacks of October 2001. These attacks involved the intentional placement of Bacillus anthracis spores (the causative agent of the disease anthrax) into letters addressed to various locations on the East Coast of the United States. More information about biological threats.

This page describes the Agency’s actions with regard to the chemicals used in the anthrax spore decontamination activities. EPA temporarily approved these pesticides for sale, distribution, and use based on the remediation action plans submitted for each specific site and only in accordance with the requirements of each crisis exemption under Section 18 of FIFRA. These chemicals were not intended for use by the general public.

What is chlorine dioxide?

Chlorine dioxide is an antimicrobial pesticide recognized for its disinfectant properties since the early 1900s. Chlorine dioxide kills microorganisms by disrupting transport of nutrients across the cell wall.

Chlorine dioxide smells somewhat like chlorine bleach. Chlorine dioxide should not be confused with chlorine gas. They are two distinct chemicals that react differently and produce by-products that have little in common.

Registration of pesticides containing chlorine dioxide

In 1967, under the authority of the Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act (FIFRA), EPA first registered the liquid form of chlorine dioxide for use as a disinfectant and sanitizer on a variety of sites such as animal farms, bottling plants, food processing, handling, and storage plants. Other industrial uses of liquid chlorine dioxide include:

• bleaching pulp and paper
• bleaching textiles
• washing fruit and vegetables
• disinfecting flume water
• disinfecting meat and poultry
• disinfecting food processing equipment
• sanitizing water
• controlling odors
• treating medical wastes
• treating municipal water

In 1988, EPA registered chlorine dioxide gas (generated from sodium chlorite, the active ingredient) as a sterilant for use in manufacturing and laboratory equipment, environmental surfaces, tools, and clean rooms.

Pesticide products containing either sodium chlorite or stabilized chlorine dioxide are usually mixed with another "reactive" chemical - usually an acid - to produce chlorine dioxide in a liquid or gaseous state. The resulting mixture is applied within a specific sterilization or disinfection system. The liquid chlorine dioxide is then applied to hard surfaces with a sponge or mop or as a coarse spray. Chlorine dioxide gas is also generated on site and is released into a sealed treatment area where it remains for several hours before being removed. After the treatment is completed, the chlorine dioxide gas is neutralized with sodium bisulfite.

Responding to emergencies under FIFRA

Under Section 18 of FIFRA, the EPA "may exempt any Federal or State agency from any provision of this Act if the Administrator determines that emergency conditions exist which require such exemption." To respond as rapidly as possible to the bioterrorism attacks, the Agency decided in 2001 to develop and issue the crisis exemptions itself.

To obtain a crisis exemption from EPA for the unregistered use of a pesticide against anthrax, anyone who needed to use an antimicrobial product to inactivate Bacillus anthracisspores at contaminated sites had to submit:

1. a written request to the Agency listing the antimicrobial product(s) to be used and describing how, when and where they would be used;
2. data demonstrating efficacy of the product against bacillus spores; and
3. remediation, sampling, and monitoring plans specific to the location of use.

Before issuing an exemption, EPA reviewed the request and the supporting information and then determined whether the product could be used safely and effectively (i.e., cause "no unreasonable adverse effects").

If during this review data were found to be deficient or missing, or adverse human health or environmental concerns were identified, EPA could deny the exemption request.

If a crisis exemption was issued and EPA determined that use of the product would be needed beyond the 15 day use period, EPA completed an application for a public health exemption. This allowed the crisis exemption to continue in effect until the application was either withdrawn or EPA issued a public health exemption.

Crisis exemptions for chlorine dioxide

EPA reviewed data related to the safety and effectiveness of using liquid and gaseous chlorine dioxide for inactivation of Bacillus anthracis spores. Available data indicated that liquid and gaseous chlorine dioxide would reduce bacterial spore populations under specific conditions including concentration, pH, and contact time. EPA determined that the product could be used safely and effectively, and that no unreasonable adverse effects would occur from the requested uses.

Subsequently, EPA issued crisis exemptions for the limited sale, distribution, and use of liquid and gaseous chlorine dioxide for decontaminating buildings and their contents. EPA determined that the public health threat posed by the "anthrax attacks" constituted a public health emergency of such immediacy that normal processing and review of a conventional public health exemption under FIFRA was neither prudent nor practical.

Under the crisis exemption for liquid chlorine dioxide, registered products (containing sodium chlorite) were permitted to be sold or distributed only to employees of federal, state or local government agencies, or of the U.S. Postal Service (November 9, 2001).

Crisis exemptions for gaseous chlorine dioxide (generated from registered sodium chlorite products) were issued to:

1. decontaminate the Hart Senate Office Building (November 30, 2001),
2. treat the exterior of mail packages received by U.S. government offices (February 26, 2002),
3. test lockers in a trailer at the U.S. Postal Service Brentwood Processing and Distribution Center, Washington, D.C. (June 21, 2002); and
4. fumigate an office building located at 5401 Broken Sound Boulevard, Boca Raton, FL (April 21, 2004).

Since issuing the initial crisis exemption on November 9, 2001, EPA tested the effectiveness of liquid chlorine dioxide and found that it was effective on hard surfaces (500 milligrams per liter, at 30 minutes contact time), but not effective on porous surfaces (e.g.,carpeting, chairs, couches, and other fabric surfaces) under the conditions of use specified in the crisis exemption of November 9, 2001.

On March 28, 2002, EPA amended the crisis exemption for liquid chlorine dioxide to limit its use to hard surfaces only. This amendment did not affect the results of the site cleanups performed with liquid chlorine dioxide before that time because all porous surfaces were pre-treated and removed for final disposal at a facility capable of destroying any remaining spores.

Liquid chlorine dioxide, along with other methods and technologies, continues to be effective against anthrax spores on hard surfaces.

Use of liquid chlorine dioxide for decontamination

Application of the pesticide products under the crisis exemption is limited to specific buildings or treatment sites identified by EPA or other federal, state, or local governmental authorities, or the United States Postal Service. Applications must be conducted according to use instructions from federal, state, or local emergency response personnel following a plan that included the following steps:

• Pre-sampling to determine the extent of spore contamination at specific locations.
• Spot remediation of highly contaminated surfaces through HEPA filter vacuuming.
• Gross surface decontamination with liquid chlorine dioxide.
• Post-treatment sampling to determine that the anthrax decontamination has been effective; and
• Re-treatment with liquid chlorine dioxide if viable spores are detected.

These steps applied to facilities where the treated surfaces would be reused or the facility would be re-occupied. These steps did not necessarily apply to wastes or debris intended for disposal in an appropriate facility.

On March 28, 2002, the Crisis Exemption for liquid chlorine dioxide was amended to specify its use to decontaminate hard surfaces only. Applications had to be conducted according to use instructions from federal, state, or local emergency response personnel following a plan that included the following steps:

• Pre-sampling to determine the extent of spore contamination at specific locations.
• Spot remediation of highly contaminated surfaces through HEPA filter vacuuming.
• Gross surface decontamination using a liquid solution of chlorine dioxide under the following conditions:
• only hard surfaces may be treated;
• a rate of 500 mg/L liquid chlorine dioxide may be applied;
• applications will be made at room temperature (68 degrees Fahrenheit, 20 degrees Celsius); and
• treatments will have a contact time of at least 30 minutes.
• Post-treatment, environmental sampling to determine whether viable anthrax spores remain.
• Re-treating with liquid chlorine dioxide if viable spores are detected; and
• Post-treatment testing to determine that the anthrax decontamination has been effective.

Any remaining liquid chlorine dioxide had to be removed from the treated areas of the building before people were allowed to re-enter. After treatment, experts had to determine through post-treatment sampling that the treatment was effective before anyone was allowed back into the building.

Use of gaseous chlorine dioxide for decontamination

Based on review of available data, EPA concluded that gaseous chlorine dioxide could be used in a facility decontamination procedure that included sampling, cleaning, treating, and re-sampling, followed by additional treatment if necessary.

The crisis exemptions for gaseous chlorine dioxide issued for fumigating:

• Senator Daschle's suite in the Hart Senate Office building (November 28, 2001),
• the exterior of mail packages (February 26, 2002); and
• an office building located in Boca Raton, FL

involved products containing sodium chlorite as the active ingredient to generate gaseous chlorine dioxide on site, followed by post-treatment environmental sampling to confirm that the treated areas were free from anthrax spores (no sample could show growth when cultured in the laboratory).

The conditions of application are described below. These conditions did not necessarily apply to personal protective equipment and other debris that was further treated offsite.

• Initially at the Hart Building, a minimum target concentration 500-550 ppm chlorine dioxide gas was applied for a minimum of 12 hours, for a minimum total CT (concentration multiplied by time) of 6,000 ppm-hours.
• Later, the concentration was increased to 750 ppm for a total CT of 9,000 ppm-hours at the Hart Building and for the mail packages.
• At the Boca Raton, FL building, the target concentration was increased to 3,000 ppm and the contact time was reduced to 3 hour, but the total CT exposure minimum remained at 9,000 ppm-hours.
• The minimum temperature was 70 degrees Fahrenheit.
• The minimum relative humidity was 65 percent.

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Nr.6012-Wie tot sind „tote“ Bakterien?

Meine Recherchen zur Reduzierung von Biofilmen mit Hilfe von TwinOxide-0,3%-Solutions führten mich zum BMFT-Forschungsprojekt „ Biofilme in der Trinkwasser-Installation“. Hier wurde gezeigt, dass durch eine kontinuierliche Einwirkung von 0,2 ppm Chlordioxid im Trinkwasser innerhalb von 84 Tagen eine Reduzierung des  Biolfilms bis zur Nachweisgrenze möglich ist. Das wurde auch durch REM-Aufnahmen bestätigt.Es wird auch berichtet, dass Legionellen durch 2 bis 50 ppm Chlordioxid bei einer Einwirkzeit bis zu 3x 12 Stunden reduzierbar sind.

Doch sind die Keime wirklich tot?

Damit befassen sich die folgenden Berichte:

( W. Storch)


http://www.zahnaerzteblatt.de/page.php?modul=HTMLPages&pid=2793

Wie tot sind „tote“ Bakterien?

Ausgabe 2014_04

Eine Frage der hygienischen Sicherheit

Wie tot sind „tote“ Bakterien?

Die Frage, wann Bakterien wirklich tot sind, hat zwei gleichermaßen schwierige Aspekte: Erstens: Wie ist der Tod von Bakterien zu definieren? Und zweitens: Wie weist man ihn nach?

Zur ersten Frage gibt es eine Anzahl von Definitionen. Auf der Konferenz „How dead is dead?“, die im Mai 2009 in Bochum stattfand, wurde genannt: Der Verlust der Integrität der Zellmembran (Rita Colwell) bzw. die irreversible Zerstörung der Zellstruktur, der DNA(Ulrich Szewzyk) und des Transkriptionsapparats (Ursula Obst). Thermodynamisch gesehen, wäre das völlige energetische Gleichgewicht der Zelle mit der Umgebung eine sehr gute Definition für den Tod, denn alles Leben ist nur möglich, solange ein energetisches Ungleichgewicht besteht, das dynamischer Natur ist.

Aber all diese Definitionen nützen nur dann etwas, wenn es Methoden gibt, um sie zu überprüfen. Gold-Standard zur Feststellung lebender Bakterien im Trinkwasser sind heute immer noch Kultivierungsmethoden, die auf der Fähigkeit basieren, Kolonien auf Agar-Nährmedien zu bilden oder sich in flüssigen Nährmedien zu vermehren (z. B. Kell et al., 1998). Im Umkehrschluss wurde davon ausgegangen, dass Bakterien, die nicht mehr auf oder in Nährmedien wachsen, tot oder zumindest inaktiviert sind. Kultivierungsmethoden haben zentrale Bedeutung in der Praxis – mit ihnen wird die mikrobiologisch-hygienische Qualität von Trinkwasser, Lebensmitteln und Getränken ebenso wie die Wirksamkeit von Desinfektionen nachgewiesen, um nur einige Bereiche zu nennen.

Anabiosis. Lange Zeit in der Geschichte der Mikrobiologie standen nur kultivierungsabhängige Verfahren zur Verfügung, um Mikroorganismen zu entdecken, zu quantifizieren, zu identifizieren und um zu überprüfen, ob sie lebendig sind. Man wusste aber schon sehr lange, dass auch Mikroorganismen, die sich nicht kultivieren ließen, nicht notwendigerweise tot sind. Dieses Phänomen wurde als „Anabiosis“, „latentes Leben“ oder „lebendige Leblosigkeit (viable lifelessness)“ bezeichnet (historischer Abriss bei Keilin, 1959). Welcher Anteil der Populationen sich in diesem Zustand befand, ließ sich aber nicht feststellen.

Erst mit der Einführung von Nukleinsäure-spezifischen (DNA) Fluoreszenzfarbstoffen wurde esmöglich, jede einzelne Bakterienzelle in einer Probe anzufärben. Damit konnte die Gesamtzellzahl ermittelt werden. Diese Zahl umfasste sowohl vermehrungsfähige wie auch inaktive oder tote Zellen. Schnell stellte sich heraus, dass die Gesamtzellzahl in vielen Umweltproben um Größenordnungen höher war als die Zahl der kultivierbaren Bakterien; Staley und Konopka prägten 1985 dafür den Begriff der „Great Plate Count Anomaly“. Im Trinkwasser (und im Biofilm) variieren sie zwischen weniger als 0,01 Prozent und einigen wenigen Prozent der Gesamtzellzahl. Was ist nun mit dem Anteil der Population, der sich zwar durch Nukleinsäure-spezifische Anfärbung nachweisen lässt, aber nicht wächst? Gerade für Umweltbakterien gilt, dass der überwiegende Anteil (noch) nicht kultiviert werden kann.

In diesem Beitrag geht es aber um solche Bakterien, die sich normalerweise mit Kulturmethoden nachweisen lassen. Dazu gehören Organismen von hygienischer Relevanz für das Trinkwasser, deren Überwachung auf ihrer Kultivierbarkeit beruht.

„Viable-but-nonculturable“ (VBNC). Grundsätzlich ist festzustellen, dass Mikroorganismen nicht nur einen Baustoffwechsel besitzen, der für ihre Vermehrung verantwortlich ist, sondern auch einen Erhaltungsstoffwechsel. Er kann auch dann stattfinden, wenn der Baustoffwechsel gänzlich eingestellt ist. Solch ein Verhalten ist bekannt als Stress-Antwort; dann wachsen die Zellen nicht, sondern befinden sich im Erhaltungsstoffwechsel der Stress-Antwort, z. B. als Folge der Einwirkung subletaler Konzentrationen von Desinfektionsmitteln, oder aufgrund von Strahlungseinwirkung. Sie können den Baustoffwechsel aber auch aufgrund von ungünstiger Temperatur, Nährstoffmangel, Wassermangel oder anderen Umweltfaktoren einstellen.

Das Phänomen der vorübergehenden Nichtkultivierbarkeit wurde von Roszak et al. bereits 1987 am Beispiel von Salmonella enteritidis beschrieben. Der Zustand wurde als „viable-but-nonculturable (VBNC)“ bezeichnet und im Detail untersucht. Oliver definierte den VBNC-Zustand so: „Eine Bakterienzelle im VBNC-Zustand kann definiert werden als eine Zelle, die nicht auf den routinemäßig eingesetzten Medien wächst, auf denen sie dies normalerweise tut und Kolonien bildet – die aber lebensfähig ist… das bedeutet nicht, dass sie unkultivierbar ist, sondern nur, dass sie sich in einem solchen Zustand befindet. Sie kann diesen Zustand verlassen und wieder kultivierbar werden, wenn die Bedingungen dies erlauben.“ Er bezeichnet diesen Zustand auch als „dormant“ und fährt fort, dass Bakterien in ihn als Antwort auf Stress übergehen, der für sie tödlich werden kann, wenn sie weiter wachsen würden. „Daher sollte der VBNC-Zustand als Überlebensmechanismus betrachtet werden“. Dieser Zustand ist schon lang bekannt und kann vorübergehend sein. Das bedeutet, dass VBNC-Organismen zeitweilig vom „Radar“ der kultivierungsbasierten Überwachungsmethoden verschwinden können, aber wieder in den kultivierbaren und infektiösen Zustand zurückkehren, wenn die Bedingungen dafür geeignet sind. Damit kommt dem Phänomen eine große hygienische Bedeutung zu. Es gibt inzwischen eine ganze Reihe von pathogenen und hygienisch relevanten Bakterien, die in den VBNC-Zustand übergehen können. Darunter fallen alle Trinkwasser-relevanten Bakterien mit krankheitserregenden Eigenschaften wie z. B. Legionella pneumophila und Pseudomonas aeruginosa. Biofilme an Oberflächen von Trinkwassersystemen können Reservoire von VBNC-Bakterien darstellen.

Es ist anzunehmen, dass manche Probleme bei Sanierungen von Wassersystemen mit hartnäckigen Fällen von „Wiederverkeimung“ darauf zurückzuführen sind, dass die Sanierungsmaßnahme die bakteriellen Kontaminanten nicht abgetötet, sondern nur in den VBNC-Zustand versetzt haben und sie in Wirklichkeit gar nicht beseitigt wurden. Wenn sie sich wieder erholt haben, können sie auch wieder kulturell nachgewiesen werden.

Kultur-unabhängiger Nachweis. Ebenso, wie es keinen allgemeinen Parameter für „Wetter“ gibt, existiert keiner für „Vitalität“. Es können immer nur einzelne Aspekte der Vitalität bestimmt werden. Und dafür existiert eine Reihe von molekularbiologischen Methoden. Als essenziell und damit als Parameter für Leben wird z. B. die Integrität der Zellmembran angesehen. Sie kann mit dem sogenannten „live/dead-kit“ oder durch die Anwendung von Propidium-Monazid (PMA) mit anschließender quantitativer Polymerasechain- reaction (qPCR) überprüft werden. Ein weiterer Vitalitäts-Aspekt ist der Nachweis der aktiven Proteinsynthese – tote Zellen bilden keine Proteine. Dies wird mit dem „direct viable count“ in Kombination mit der Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung überprüft. Einen exzellenten Überblick der Methoden zur Prüfung auf mikrobielle Lebenszeichen geben die Arbeiten von Rochelle et al. und Hammes et al. Im Prinzip muss man aber sagen: auch wenn nur eines dieser Merkmale positiv ist, dann kann die Zelle nicht tot sein. Die Merkmale können ganz verschieden sein und nicht notwendig alle gleichzeitig vorhanden. Zum Beispiel kann die Membranintegrität erhalten bleiben, aber es findet keine Zellverlängerung mehr statt. Eine ganz andere, aber mindestens so wichtige Frage ist, ob und unter welchen Bedingungen sich die VBNC-Organismen erholen und wieder kultivierbar können werden.

Pseudomonas aeruginosa. Im Rahmen eines BMBF-Forschungsprojektes über die Rolle von Biofilmen in der Trinkwasser-Installation als Habitat für hygienisch relevante Mikroorganismen ließ sich beobachten, dass der eingesetzte Teststamm des fakultativ pathogenen Bakteriums Pseudomonas aeruginosa nach Exposition im Leitungswasser des Labors nicht mehr kulturell nachzuweisen war. Es stellte sich heraus, dass der Kupfergehalt des Wassers dafür verantwortlich war, und es konnte eine klare Zeit- und Konzentrations- Abhängigkeit dieser Inaktivierung gezeigt werden. Die Gesamtzellzahl wurde jedoch nicht durch die Kupfer-Exposition beeinflusst (Abbildung 1).

Die Frage war nun, ob die nicht mehr kultivierbaren Bakterien wirklich tot waren oder sich nur im VBNCZustand befanden. Um den Kupfereffekt zu überprüfen, wurde ein Chelator eingesetzt (Diethyldithiocarbamat, DDTC), der Kupfer bindet und den Kupferstress der Bakterien aufheben sollte (Abbildung 2). Gezeigt sind die Werte für die Gesamtzellzahl sowie die koloniebildenden Einheiten für den Nachweis von P. aeruginosa. Die oberen Linien zeigen, dass der Chelator über 14 Tage hinweg keinerlei Einfluss auf das Wachstum hatte. Bei Exposition von Kupferionen blieb die Gesamtzellzahl konstant, ebenso konstant war der negative Befund für den kulturellen Nachweis. Wenn aber kupfergestresste Zellen mit dem Chelator behandelt wurden, gewannen sie ihre Kultivierbarkeit zurück, wie die aufsteigende Kurve zeigt.

Daraus folgte die nächste Frage: ist „wiederbelebter“ P. aeruginosa auch wieder infektiös? Um dies zu prüfen, wurden Kulturen von Säugerzellen (chinesische Hamster-Ovarzellen) verwendet, die durch Exposition mit P. aeruginosa absterben. In Abbildung 3 zeigt sich, dass dies tatsächlich der Fall ist – sie sind gleich zytotoxisch wie der Ausgangsstamm. Unter Kupfer-Stress sind sie hingegen nicht infektiös.

Ganz klar ließ sich zeigen, dass die Aufhebung des Kupferstress durch den Chelator die Organismen nicht nur in die Lage versetzte, wieder den Baustoffwechsel aufzunehmen und zu wachsen, sondern dass sie auch ihre Zytotoxizität und damit ihre Virulenz zurückgewannen. Dies ist natürlich von hoher hygienischer Relevanz, denn in Trinkwasser-Systemen ist nicht vorauszusagen, wann Organismen im VBNC-Zustand daraus wieder zurückkehren. Dieses Beispiel zeigt, dass Kupferionen in Konzentrationen, wie sie im Trinkwasser vorkommen, den VBNC-Zustand bei hygienisch relevanten Mikroorganismen auslösen können. Ein anderes Beispiel: Bei L. pneumophila wurde der Übergang in den VBNC-Zustand auf Grund von Stressbedingungen durch thermische Desinfektion (30 min, 70 °C) oder durch Chlorung im Rahmen von Sanierungsmaßnahmen induziert.

Fazit. Mit Hilfe von Standardkultivierungsverfahren nach der Trinkwasserverordnung ist man in der Lage, eine Vielzahl von hygienisch relevanten Bakterien (z. B. E. coli, P. aeruginosa, L. pneumophila) kostengünstig und einfach nachzuweisen. Diese standardmäßigen Verfahren haben sich in der Vergangenheit in der Trinkwasseranalytik als sehr erfolgreich erwiesen, aber sie haben auch ihre Schwächen. Sie können nämlich die VBNC-Organismen nicht erfassen und zeigen nur die „Spitze des Eisbergs“. So kommt es, dass in der Praxis schwankende Befunde auftreten können, die darauf beruhen, dass Zielorganismen sich mal in einem kultivierbaren und dann wiederum in einem nicht kultivierbaren Zustand befinden. Dies dürfte ein Grund für hartnäckig wiederkehrende Kontaminationen bei solchen Sanierungsfällen sein, die über längere Zeit nicht abgeschlossen werden können. Hier sind die konventionellen kulturbasierten Verfahren überfordert.

Für die Erfassung und Beurteilung mikrobieller Kontaminationen in der Trinkwasser-Installation kann daher die kombinierte Anwendung konventioneller Kulturverfahren und kultivierungsunabhängiger molekularbiologischer Methoden zielführend und für die Praxis hilfreich sein.

Empfehlungen. Folgende Empfehlungen für die mikrobiologisch-hygienische Beurteilung von Trinkwasser der Trinkwasser-Installation leiten sich aus diesen Gegebenheiten ab:

1.Im Rahmen der Aufklärung von Kontaminationsbzw. Infektionsquellen oder der Erfolgskontrolle nach Sanierungsmaßnahmen sollten ergänzend zu den konventionellen kulturellen Verfahren auch kultivierungsunabhängige Verfahren (FISH, PCRbasierte Methoden) zur Erfassung fakultativ pathogener Bakterien hinzugezogen werden.

2.Für die Lokalisierung von Kontaminationsquellen sollte die Pulsfeld-Gel-Elektrophorese zur Genotypisierung („genetischer Fingerabdruck“) von Bakterienisolaten eingesetzt werden.

Ergänzende Feldstudien aus der Wasserpraxis wären hier besonders notwendig. Forschungsbedarf besteht auch für die Identifizierung trinkwasserrelevanter Faktoren, die den VBNC-Zustand induzieren und unter welchen Bedingungen die Organismen wieder kultivierbar werden. Eines ist aber klar: Die Frage, wann Bakterien wirklich tot sind, ist alles andere als trivial.

Prof. Dr. Hans-Curt Flemming1,2, Mail: hc.flemming@uni-due.de Dr. Gabriela Schaule2, Dr. Susanne Grobe2, Dr. Jost Wingender1, 1Biofilm Centre der Universität Duisburg-Essen 2IWW - Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung

Das Literaturverzeichnis finden Sie im Internet unter www.zahnaerzteblatt.de oder es kann beim Informationszentrum Zahngesundheit Baden-Württemberg unter Tel: 0711/222966-14, Fax: 0711/222966-21 oder E-Mail: info@zahnaerzteblatt.de bestellt werden.

http://www.biofilm-management.de/sites/default/files/Projektmeetings/Bonn_2014/Thesenpapier/Thesenpapier%201.1.pdf